Un nou compus protejează mitocondriile de stresul oxidativ și poate preveni boli neurodegenerative

Mitocondriile, cunoscute drept „uzinele de energie” ale celulei, joacă un rol esențial în menținerea funcționării normale a organismului. Totuși, atunci când sunt expuse la stres – în special la molecule reactive precum peroxidul de hidrogen –, ele pot suferi o fragmentare patologică, care se răspândește de la o celulă la alta și contribuie la apariția unor boli cronice, inclusiv boala Parkinson, scleroza laterală amiotrofică (ALS), boli cardiovasculare, diabet, boli inflamatorii intestinale și cancer.

Un studiu recent condus de cercetători de la SLAC National Accelerator Laboratory și Universitatea Stanford oferă o soluție promițătoare: un compus numit SP11, care a reușit să repare mitocondriile deteriorate în celule umane de rinichi expuse la stres oxidativ. Rezultatele au fost publicate pe 6 mai 2025 în revista Nature Communications.

Context: Ce se întâmplă când mitocondriile „înnebunesc”

Mitocondriile nu sunt structuri statice. Ele formează un sistem dinamic de fuziune și diviziune, esențial pentru menținerea funcției energetice. În mod normal, diviziunea mitocondrială este controlată de proteina Drp1, care se leagă de un adaptor fiziologic, Mff, pentru a permite diviziunea ordonată.

Însă, în condiții de stres oxidativ (de exemplu, expunerea la peroxid de hidrogen), Drp1 este deturnată și se leagă de o altă proteină, Fis1, ceea ce declanșează o fisiune haotică și transformă mitocondriile în fragmente disfuncționale.

Această fragmentare este un proces ireversibil, care blochează producția de energie și favorizează moartea celulară, fiind implicată în numeroase patologii cronice.

Descoperirea: Blocarea Fis1 cu SP11

Cercetătorii conduși de Dr. Suman Pokhrel, prof. Daria Mochly-Rosen și prof. Soichi Wakatsuki au identificat un „punct slab” în structura proteinei Fis1: un reziduu de cisteină (Cys41) care devine expus în condiții de stres oxidativ.

Această descoperire le-a permis să caute o moleculă care să se lege specific de acest reziduu și să împiedice formarea complexului distructiv Drp1-Fis1. După screening-ul a peste 6.000 de compuși, cercetătorii au identificat SP11, o moleculă capabilă să pătrundă în „buzunarul” format de Cys41 și să oprească fragmentarea mitocondrială.

Efectele SP11

• A fost testat pe celule renale umane expuse la peroxid de hidrogen.

• A reușit să refacă morfologia mitocondriilor, transformându-le din starea fragmentată în structuri normale, funcționale.

• Include o componentă derivată din fenotiazine, un grup de compuși deja aprobați de FDA pentru alte indicații (greață, alergii, boli neurologice), ceea ce sugerează un profil favorabil pentru dezvoltarea ulterioară ca medicament.

Implicații clinice

SP11 ar putea deveni în viitor o terapie preventivă sau curativă pentru boli în care stresul oxidativ și fragmentarea mitocondrială joacă un rol central:

• Boli neurodegenerative (ex: Parkinson, ALS)

• Afecțiuni cardiovasculare

• Tulburări metabolice (ex: diabet)

• Boli inflamatorii cronice

• Cancer

În plus, cercetarea deschide un nou drum în biologia mitocondrială: intervenția specifică asupra proteinelor de fisiune în stări de stres, fără a afecta funcțiile esențiale ale acestor proteine în condiții normale.

Concluzii

Această cercetare multidisciplinară, susținută de Departamentul Apărării al SUA și de Departamentul Energiei (DOE), marchează o etapă importantă în lupta împotriva disfuncțiilor mitocondriale. Descoperirea SP11 ar putea conduce la dezvoltarea de noi terapii pentru o gamă largă de boli cronice și degenerative.

„Dacă reușim să menținem mitocondriile în stare impecabilă, am putea combate o mare parte din bolile cronice umane”, a declarat prof. Daria Mochly-Rosen.